Русский | English   поискrss RSS-лента

Главная  → Документы и публикации  → Материалы конференций  → Материалы Международной конференции - SoRuCom-2011  → История развития микроэлектроники в ленинградских КБ: (ЛКБ – ЛКТБ)

История развития микроэлектроники в ленинградских КБ: (ЛКБ – ЛКТБ)

История микроэлектроники в Ленинграде началась в 1956 году, когда в город приехали два иностранных специалиста в области радиоэлектроники: Филипп Георгиевич Старос и Йозеф Вениаминович Берг. Ф.Г. Старос сумел создать научный творческий коллектив, который выполнил ряд пионерских работ высокой важности. Вот как описывают начальный период деятельности коллектива два старейших участника этого процесса кандидаты наук (здесь и далее будут указываться научные степени и звания на момент написания статьи) Г.А. Филаретов и М.С. Лурье:

«В начале пятидесятых годов прошлого века многие отечественные и зарубежные фирмы работали над проблемами миниатюризации электронного оборудования. Миниатюризация достигалась главным образом за счет менее габаритной элементной базы. В научной литературе США и некоторых европейских стран обсуждались пути возможного решения новых подходов к технологии электронных приборов, основанные не на индивидуальном, а на групповом интегральном способе их изготовления. Вскоре этот новый подход получил название микроэлектроники.

В 1956г. в Ленинграде решением Правительства формируется спец. лаборатория СЛ – 11, которую возглавляют инициаторы этого решения – Ф.Г. Старос и И.В. Берг. Целевая задача лаборатории – разработка практических основ микроэлектроники: микросхем, создаваемых групповым способом и имеющих при этом в своем составе все необходимые схемные компоненты. Отсюда вытекала первейшая задача – найти способы создания этих компонент в рамках интегрального подхода. Численный состав лаборатории на конец 1956г. составлял 25 человек, из которых мы были тогда единственными физиками. В 57 – 58 годах лаборатория стремительно разрасталась, в ее составе формировались новые группы по направлениям (пленочная технология, твердотельная технология, ферриты, хим. обработка и хим. анализ) и уже через несколько лет была преобразована в конструкторское бюро КБ – 2, на годы ставшее своеобразным «центром кристаллизации» нового направления. С самого начала СЛ–11 и особенно КБ–2 формировались по принципу системной само достаточности».

Основой научной идеологии Ф.Г. Староса была идея вертикальной интеграции, нисходящей сверху вниз от электронной системы до компонентов, их микроминиатюризация, и на этой базе обратное восхождение от микроэлектронных устройств к более совершенной системе. Так родилась идея микроэлектроники. Идея вертикальной интеграции и концепция микроэлектроники не противоречат, а лишь дополняют друг друга. Коллектив Ф.Г. Староса достиг больших практических успехов в создании законченных электронных систем[1]. Филипп Георгиевич неоднократно проявлял себя как незаурядный организатор. Автор этой статьи был участником первого в Ленинграде совещания по микроэлектронике, организованного и проведенного Ф.Г. Старосом в начале 1960 года. Были собраны представители всех предприятий города, имеющих отношение к электронным компонентам: «Светлана», НИИ–34 (будущий «Позитрон»), «Феррит»… Для меня слово «микроэлектроника» прозвучало впервые. Думаю, что в этом я был не одинок.

Прогрессивная научно–техническая идеология Ф.Г. Староса дополнялась практической деятельностью молодого, творчески активного коллектива. Одним из первых электронных компонентов, отнесенных к изделиям микроэлектроники, явился микроминиатюрный куб памяти, построенный на многоотверстных ферритовых пластинах. Этот этап работы комментирует В.Е. Хавкин – кандидат технических наук, лауреат премии Правительства России, который совместно с к.т.н. Р.А. Лашевским и С.И. Крейниным являлся руководителем технического направления по запоминающим устройствам на предприятии – сначала на основе ферритовых элементов, а затем на полупроводниковых.

«В 1957–58г.г. развернулись работы по основным направлениям того, что вскоре назовут микроэлектроникой. Это, прежде всего, микроминиатюрные кубы памяти на многоотверстных ферритовых пластинах. В качестве прототипа был выбран куб памяти, предложенный в том же 1957 году американским ученым Я. Райхманом. Принципиальное отличие заключалось в том, что в варианте Староса и Берга отверстия в пластине изготавливались не литьем под давлением, а ультразвуковым сверлением с помощью специального многоместного инструмента под названием «ерш». Поэтому диаметр отверстия был уменьшен с 0,6 до 0,3мм, а позднее до 0,18мм. Это позволило значительно снизить управляющие токи и повысить устойчивость за счет эффекта неограниченного магнитного потока. На основе таких пластин (в одной пластине один разряд памяти) были созданы кубы памяти «Куб–1» на 128 16–разрядных чисел, который сначала изготавливался на опытном участке СЛ–11, а позднее был серийно освоен и выпускался на 9 заводах. В кубе памяти А.И. Шокин

увидел первое интегральное устройство, хотя еще и не полупроводниковое. В последующие годы были созданы кубы памяти «Куб–2»(1964г.) и ряд кубов памяти «Куб–3» (1966г.) на числовых пластинах с более высокими техническими характеристиками».

Практические результаты работ по созданию кубов памяти защищены более чем 10–ю авторскими свидетельствами. Ф.Г. Старос обладал не только концептуальным предвидением (идея микроэлектроники, идея вертикальной интеграции), но и пониманием этапов практической реализации своих идей. На предприятии Староса развернулись работы по созданию гибридных интегральных схем. Начало этой пионерской работы, как и многих других, проходило трудно. Вот что говорит об этом этапе А.М. Скворцов, профессор, доктор технических наук, пришедший в коллектив Староса после нескольких лет работы в полупроводниковом цехе завода «Светлана»:

«Уже на первом этапе начались работы над созданием бескорпусных транзисторов для построения гибридных интегральных схем. Для гибридных схем кристаллы стали получать с полупроводниковых заводов, а всю остальную цепочку операций, приводящую к созданию надёжного бескорпусного транзистора, стали отрабатывать сами».

Разработкам гибридных интегральных схем способствовало развитие пленочных технологий для создания пассивных радиокомпонентов и проводящих межсоединений на подложках гибридных интегральных схем. Для обеспечения комплектации блоков оперативной памяти выпускался ряд специализированных гибридных схем (формирователи разрядных токов, усилители считывания, устройства временной селекции) в конструктиве МИГ–1. Главные направления интегральной микроэлектроники были впереди. К началу 60–х годов стало ясно, что из двух направлений – гибридная и монолитная технологии изделий микроэлектроники – побеждает последняя. Свое повествование продолжает А.М. Скворцов:

«Осенью 1962г. Старос пригласил меня к себе в кабинет, расспрашивал о работах, в которых я принимал участие. Филипп Георгиевич внимательно меня выслушал и, подав журнал на английском языке, спросил, читал ли я его. Услышав моё чистосердечное признание в том, что за последний год я не смотрел ни одного иностранного журнала, он вручил мне этот журнал и предложил ознакомиться с его содержанием. Так я впервые узнал о локальной диффузии с маскированием поверхности кремния слоем SiO2.

В этом же году был согласован со Старосом вопрос о начале разработки планарной технологии, которая позволила бы начать разработку интегральных микросхем. Фактически была основана лаборатория полупроводниковой микроэлектроники. Первым приглашённым в лабораторию был начальник участка диффузии цеха полупроводниковых приборов «Светланы», талантливый инженер, выпускник кафедры физики полупроводников ЛПИ им. М.И. Калинина В.В. Цветков. Он начал работы по изготовлению установки для диффузии в кремний. Позже к работам по диффузии примесей были привлечены молодые специалисты М.Н. Кайдановская, студентка Н.С. Щелкунова, а также опытный инженер Н.В. Щетинина, перешедшая в ЛКБ со «Светланы».

По пониманию динамики развития микроэлектроники Ф.Г. Старос всегда опережал многих специалистов, руководителей предприятий отрасли. Именно поэтому ряд работ ЛКБ имел пионерский характер. К числу таких результативных достижений относятся интегральные диодные матрицы ИДМ и ИДМА, МОП транзистор как предтеча монолитных интегральных схем на МДП транзисторах. В акте Госкомиссии по приемке НИР «Орнамент» (научный руководитель А.М. Скворцов) записано: «Впервые в СССР разработан МОП транзистор с параметрами, позволяющими разрабатывать на его основе МОП интегральные схемы». Как продолжали разворачиваться события, описывает А.М. Скворцов:

«По результатам «Орнамента» мы открыли ОКР «Ориентир». Главный конструктор Старос, заместители гл. конструктора: по технологии Скворцов, по автоматизированной системе разработки фотошаблонов В.М. Вальков (впоследствии доктор технических наук, профессор, директор ЦНИИ «Электронстандарт»). Эта ОКР была сдана в начале 1969 года. Испытания микросхем прошли нормально, и на основании Акта Госкомиссии ЦБПИМС зарегистрировало эти 8 типов микросхем под 120 серией. В Акте отмечалось, что в ЛКБ получены первые отечественные МОП интегральные схемы. К концу 1970 года в серии 120 было уже 20 типов ИС. Серийно микросхемы выпускались на одном из заводов в г. Саратове».

Время диктовало необходимость повышения степени интеграции монолитных интегральных схем, а задача эта комплексная. Необходимо было организовывать изготовление фотошаблонов – и это делается (руководитель Б.Н. Котлецов, к.т.н.), необходимо оснащать предприятие средствами машинного проектирования (САПР) – и это делается (руководитель Ю.И. Шендерович, д.т.н.). Комментирует один из основных разработчиков САПР кандидат технических наук Б.В. Морозов:

«На предприятии был разработан и реализован на ЭВМ М220 комплекс программ, который включал в себя подсистемы, автоматизирующие основные этапы разработки ИС и БИС: схемотехническое проектирование, логическое моделирование, топологическое проектирование (включающее контроль топологии на соответствие принципиальной схеме), подготовка информации для фотонаборной установки при изготовлении фотошаблонов, подготовка тестов функционального контроля микросхем и управляющей информации для тестирующих устройств».

Рискуя не упомянуть кого–либо из основных разработчиков, ограничусь утверждением об их высокой квалификации.

Такой комплексный подход к разработке ИС, а позднее БИС, заложенный Ф.Г. Старосом, позволил предприятию решать сложнейшие задачи в течение длительного периода. Определенный практический итог деятельности ЛКБ под руководством Ф.Г. Староса в области создания и внедрения в производство на ряде заводов отрасли изделий микроэлектроники подвел А.М. Скворцов:

«Впервые в СССР сделаны:

- интегральное полупроводниковое устройство – интегральная диодная матрица;

- запоминающее устройство на многоотверстных ферритовых пластинах и интегральном диодном дешифраторе;

- МОП–транзистор с параметрами, позволяющими разрабатывать МОП интегральные схемы;

- серия интегральных микросхем на МОП–транзисторах (серия 120);

- чистая комната для разработки и изготовления полупроводниковых интегральных микросхем;

- мозаичная БИС на бескорпусных МОП ИС 120 серии».

Большую роль в эффективности работы коллектива играла атмосфера, созданная Старосом – руководителем. По свидетельству М.С. Лурье и Г.А. Филаретова: «Работа коллектива проходила в совершенно удивительной творческой атмосфере. И Старос и Берг по возможности старались не командовать. В рабочих беседах они могли вначале поговорить о музыке, об общефилософских вопросах и только потом поинтересоваться, как дела и дать ненавязчивые рекомендации. Мы могли спорить, возражать, не соглашаться, но принятое решение становилось непременным абсолютом. Сейчас, по прошествии половины столетия, поражает дар технического предвидения Староса. Вспоминается, как однажды, году в шестидесятом, разговор шёл о перспективах и Филипп Георгиевич рассказывал, каким видится ему будущее микроэлектроники (напомним, что это было ещё во времена ламповой БЭСМ). Все о чем он тогда говорил – это наши сегодняшние персональные компьютеры, в том числе карманные, интернет и информационно–управляющие системы».

Все «старосята», которым посчастливилось непосредственно работать со Старосом и Бергом, навсегда запомнили шефов, как любимых учителей, а КБ–2 – как лучшее время своей жизни. А.М. Скворцов:

«Время работы в ЛКБ было самым счастливым. Именно в ЛКБ начался новый период работы, работы интересной, творческой. Быстро вжился в коллективы нашей лаборатории и смежных по тематике отделов. Старос дал направление работ и предоставил полную самостоятельность. Мы периодически докладывали Старосу о ходе работ, решали у него возникающие вопросы».

М.П. Гальперин:

«Старос и Берг были необычайно одаренными инженерами – именно такими их любили и продолжают почитать многочисленные ученики и ученики их учеников».

В.В. Цветков:

«Такого высокоэффективного сотрудничества инженеров и высококвалифицированных рабочих не приходилось встречать ни в одной из фирм, с которыми мы работали. ЛКБ стало настоящей кузницей кадров, перешедших работать во многие НИИ и производственные предприятия»

Прошли годы. Школа Староса превратила её учеников в крупных специалистов. 50 человек, работавших в разные годы под руководством Филиппа Георгиевича, получили учёные степени кандидатов и докторов наук. Докторов наук – 11 человек. Такое количество учёных высшей квалификации доступно не каждому НИИ, не говоря уж о КБ. 8 человек имеют звание лауреата Государственной премии СССР. Славный итог, а некоторые ученики Староса находятся на трудовом посту спустя более 50 лет со времени прихода в лабораторию СЛ–11.

У читателя может возникнуть вопрос: почему доклад подготовлен НЕ учеником Староса? Во–первых, это было поручение его учеников Е.И. Жукова, В.Я. Кузнецова, А.М. Скворцова, Г.А. Филаретова, В.Е. Хавкина. Во–вторых, автор проработал 20 лет с ними начиная с 1973 года. В–третьих, в тексте приводятся их высказывания.

В 1972–73 годах жизнь ЛКБ сделала крутой поворот. В 1973 г. на заседании Коллегии МЭП было заслушано сообщение главного инженера ЛКБ И.В. Берга о ходе производства микрокалькуляторов. Положение дел было признано неудовлетворительным, Берг освобожден от занимаемой должности. На должность главного инженера ЛКБ назначен Владимир Иванович Селиванов, который до этого момента работал главным конструктором полупроводниковых проборов завода «Светлана». В.И. Селиванов имел 15–летний опыт практической производственной работы, прошел путь от рядового инженера–метриста до главного конструктора Новгородского завода полупроводниковых приборов, затем на заводе «Светлана» в течение ряда лет руководил отделом главного конструктора. Одновременно на Коллегии МЭП было принято решение направить в Ленинград комиссию по комплексной проверке работы ЛКБ. Председателем комиссии был назначен заместитель Министра К.И. Мартюшов, курирующий полупроводниковую тематику, в состав комиссии были введены высокопоставленные руководители главков – начальник производственного Управления Б.Н. Гуляев, начальник Управления кадров А.А. Маклаков и др. В конце июня 1973 года комиссия, поработавшая в течение недели в ЛКБ, приняла следующее организационное решение:

- в силу однородности тематики двух разработческих подразделений в составе ЛОЭП «Светлана» – ЛКБ и СКТБ – рекомендовать их объединить, организовав ЛКТБ – Ленинградское конструкторско–технологическое бюро;

- рекомендовать назначить начальником ЛКТБ Виктора Пантелеймоновича Цветова (работавшего до этого времени начальником СКТБ);

- поручить В.П. Цветову в кратчайший срок резко улучшить состояние с производством микрокалькуляторов, обеспечив их выпуск в количестве не менее 2000 штук до конца года.

Для концентрации усилий разработчиков ЛКБ и работников «Светланы», в том числе сотрудников СКТБ, уже имевших к тому времени значительный опыт разработок и организации производства полупроводниковых приборов, на «Светлане» были проведены серьезные организационные преобразования. В ЛКТБ был переведен целых ряд опытных работников завода и организован производственный цех с полной инфраструктурой по образцу цехов «Светланы». К концу 1973 года были выпущены первые две тысячи микрокалькуляторов первой модели и одновременно начаты разработки следующих моделей. Большую роль в выполнении этого минимального, но очень сложного для только что родившегося нового научно–производственного организма ЛКТБ, сыграл его главный инженер – В.И. Селиванов. Его работа в этой должности (1973–1985) была отмечена Государственной премией СССР за разработку нескольких серий больших интегральных схем.

Для кадрового усиления технологического подразделения ЛКТБ в последующие годы в его состав были переведены ведущие сотрудники «Светланы»: Я.В. Дьяченко, Н.Ф. Зитта, В.А. Фогель. Сочетание «новой крови» и «старых» сотрудников–технологов бывшего ЛКБ (В.М. Бурштейн, М.Н. Кайдановская, Л.М. Норкин, Э.А. Одинцова, В.В. Цветков, Н.В. Щетинина) дало положительные результаты. За созданием цеха БИС (начальники цеха в разное время А.Н. Рагоза, И.Ю. Шахурина, В.И. Тамберг) последовало создание цеха по производству микроэлектронной аппаратуры (начальники цеха В.М. Воронов, А.В. Ефимов). Поддержку выпускаемым цехам оказывали: энергетическая служба (Ф.Н. Деревянко, Ю.В. Соколов, Б.Г. Бражниченко), цех металлообработки (начальник цеха Г.В. Рогулев) со своими рабочими–асами М.И. Бегуновым, А.А. Паункснисом, В.С. Суровцевым и др. Над производственными подразделениями возвышался (в том числе и по росту) начальник производства А.Ф. Алексеев – молодой, энергичный, всегда невозмутимый руководитель, не раз выводивший цеха ЛКТБ из кризиса.

Началось строительство новых производственных чистых комнат, очистных сооружений, которые обеспечивали выпуск больших интегральных схем. Весь комплекс проведенных организационных, кадровых, технологических мероприятий привел к тому, что научный потенциал коллектива разработчиков, заложенный в ЛКБ, был сохранен и дополнен повышением технологического и производственного уровня. ЛКТБ как предприятие уже к началу 1974 года оказалось готово к выполнению новых проектов, инновационных по сути и сложнейших по содержанию.

В 1973 году во время делового визита в Ленинград Валентина Михайловича Пролейко, начальника ГНТУ МЭП, произошло знаменательное для ЛКТБ событие. Он – руководитель всей науки электронной промышленности – предложил нам заняться новейшим направлением – микропроцессорной техникой. Ведь со времени образования ныне знаменитой фирмы Intel прошло всего три года, разработаны первые четырехразрядные микропроцессоры 4004 и дальнейшее их развитие было далеко не ясно. В.М. Пролейко прозорливо разглядел будущее микропроцессоров, впрочем, наши разработчики были готовы к работам в этой области. Важно было, что коллектив ЛКТБ получил поддержку Министерства в лице одного из первых лиц в его руководстве. Так началось рождение семейства микропроцессоров, микропроцессорных модулей, микроЭВМ и, наконец, систем на основе микропроцессорных блоков, получившего общее название «Электроника С5». Вот как описывает постановку концепции комплекса работ в области микропроцессорной техники один из создателей целого ряда изделий, в том числе главный конструктор первой в СССР микроЭВМ на БИС «Электроника С5–01» В.Я.Кузнецов:

«Переход от заказных микросхем и аппаратуры, предназначенных для обработки информации и управления к разработкам программируемых микро – ЭВМ и контроллеров на базе микропроцессорных комплектов БИС явился революционным этапом в развитии мировой микроэлектроники. Предпосылкой такой возможности явилось то, что к началу 70–х годов прошлого века ЛКТБ располагало коллективом профессиональных специалистов, в состав которого входили технологи – разработчики планарной технологии, инженеры–электронщики – разработчики интегральных схем и электронной аппаратуры, программисты и микропрограммисты – разработчики программного обеспечения и микропрограммных устройств управления, разработчики средств автоматизированного проектирования больших интегральных схем.

В ЛКТБ было организовано производство (планарный, сборочный и механический цеха) для изготовления больших интегральных схем и аппаратуры на их основе.

Предприятие уже имело опыт создания таких средств вычислительной техники, как управляющие машины УМ1–НХ, УM-1, УМ–2Т, УМ–2С, предназначенных для применения в различных областях народного хозяйства, в том числе, в авиации, атомных станциях, в космических аппаратах. Были также созданы первые отечественные микрокалькуляторы на базе больших интегральных схем и организовано их серийное производство.

Структура ЛКТБ была построена по принципу вертикальной интеграции «сверху – вниз», обеспечиваю- щей оптимизацию процесса проектирования устройств вычислительной техники для обработки информации и управления от элементной базы до аппаратуры».

ЛКТБ стояло на принципиальной позиции не копировать иностранные образцы, а создавать свои, отечественные, и делать это не ради «квасного патриотизма». Копировать – значит, сохранять отставание, а творить, изобретать, думать с перспективой – шанс занять достойное место в мировой микроэлектронике. Почти одновременно с С5–01 был разработан микрокалькулятор С3–15, который явился первым отечественным инженерным калькулятором, построенным на оригинальных БИС собственной разработки. Всё было своё, начиная от составления алгоритма функционирования (Б.И. Рувинский), включая систему проектирования БИС (Ю.И. Шендерович, впоследствии успешно защитивший, в основном, на этой САПР докторскую диссертацию), функциональную схему и топологию кристаллов (Н.В. Неустроев) и, конечно, включая конструкцию (Б.М. Алехов, А.В. Росляков) и технологию (В.А. Фогель).

Коллектив работал вдохновенно. Достижение результата стимулировалось и тем, что закупки зарубежной электроники были ограничены, а потребности в калькуляторах, в том числе инженерных, были велики. Объем выпуска изделий С3–15 ограничивался не спросом, а объемом поставок индикаторных светодиодов. Руководство полупроводниковой подотрасли аппарата МЭП в связи с этим пыталось запретить выпуск С3–15, но мы получили положительные отзывы на инженерный калькулятор С3–15 от двух президентов: Президента АН СССР академика А.П. Александрова и Президента АрмАН академика В.А. Амбарцумяна. Отзывы сработали. Всё же через некоторое время «Сапфир» прекратил выпуск необходимых нам типов светодиодов, и С3–15 отошел в историю. Кстати, экземпляр этого калькулятора до сих пор работает у меня дома, уже 34 года.

Начался, и как минимум, продолжался в течение 12 лет (1973–1985 гг.) новый этап развития школы микроэлектроники в Ленинграде. За первой микроЭВМ «Электроника С5–01» последовали изделия «Электроника С5–02», «Электроника С5–11», «Электроника С5–12», модули «Электроника С5–12ХХ», «Электроника С5–21», модули «Электроника С5–21ХХ», «Электроника С5–22» и модули «Электроника С5–22ХХ» с военной приемкой, а также первая однокристальная 16 разрядная микроЭВМ «Электроника С5–31». Сказался высочайший уровень разработчиков, заложенный еще во времена ЛКБ, поэтому и главных конструкторов разрабатываемых изделий можно было назначать, выбирая из большого числа, не опасаясь за недостаточный научный или технический уровень. Назовем некоторых из них: М.П. Гальперин, д.т.н., проф., лауреат Государственной премии, В.В. Городецкий, Е.И. Жуков, к.т.н., лауреат Премии СМ СССР, В.Я. Кузнецов, Н.В. Неустроев, В.Е. Панкин, к.т.н., лауреат Государственной премии, В.Е. Хавкин, к.т.н., лауреат Премии СМ СССР.

Школу микроэлектроники времен ЛКТБ можно с полным основанием назвать комплексной, т.к. проблема создания новых изделий (большинство вполне конкурировало с изделиями лучших американских фирм) решалась не только конструкторами–разработчиками. Это и разработка новых технологий – руководители подразделений: Г.Н. Горбунов, Я.В. Дьяченко, Н.Ф. Зитта, Б.Н. Котлецов, А.В. Левин, Ю.В. Сваринский, В.А. Фогель, В.С. Хорин; разработка программного обеспечения – руководители подразделений: М.А. Алексеевский, Ю.А. Маслеников; развитие применения изделий – руководители подразделений: Г.Н. Гутман, Э.А. Никитин и конечно, организация производства – руководители подразделений: А.Ф. Алексеев, А.В. Ефимов, В.И. Тамберг, а также основные специалисты: М.Н. Кайдановская, Э.А. Одинцова и другие.

Опыт и высокая квалификация специалистов привели к формированию основной технической идеологии создаваемых изделий в области микропроцессорной техники – управляющие средства малой конфигурации с широким их применением в промышленности: технологическое оборудование и процессы, аналитическое приборостроение, станки с программным управлением и многое другое. Под применение в составе управляющих технологических систем была создана специализированная система команд микропроцессоров в творческом содружестве с Киевским институтом кибернетики (руководитель совместного проекта – член–корр. АН СССР, д.т.н. Б.Н. Малиновский, от ЛКТБ основные разработчики – к.т.н. М.А. Алексеевский, к.т.н. И.С. Евзович): продолжалась разработка новых микропроцессорных модулей, теперь уже на n–МОП БИС, которые были более быстродействующие, чем семейство предыдущих модулей, выполненных на БИС по технологии p–МОП. Семейство С5–21 (главный конструктор В.Я. Кузнецов) включало в свой состав более 10 модулей, в том числе дополнительный модуль оперативной памяти, различные модули ввода – вывода для связи с внешними объектами.

Во второй половине 1970–х годов значительное внимание стало уделяться работе с потенциальными потребителями разрабатываемых микропроцессорных средств. Были созданы инструментальные и программные средства отладки целевых программ конкретных применений, что позволяло за короткий срок обеспечить внедрение микропроцессорных средств в приборы и аппараты. Так была реализована совместно со специалистами ЛОМО автоматизация управления спектрофотометром СФ–46, со специалистами ЗОМЗ – автоматизация управления анализатором крови. Намечалось широчайшее применение разрабатываемых изделий. Для постоянной работы с потребителями в ЛКТБ была создана специализированная лаборатория применения (руководитель к.т.н. Г.Н. Гутман). Большую работу по созданию целевого программного обеспечения для ряда объектов выполнили Ю.А. Маслеников и О.Н. Меламед. Конечно, была не забыта главная составляющая будущего успеха – развитие производства. Цех, организованный в ЛКТБ, был фактически опытным цехом, требовался другой масштаб.

Производство перешагнуло стены ЛКТБ. На головном заводе «Светлана» для производства изделий ЛКТБ были выделены 3 серийных цеха. Решением руководства МЭП был определен завод «Позистор» (Армения) как дублер производства одноплатных микроЭВМ разработки ЛКТБ. Были созваны две научно–практические конференции по применению изделий семейства «Электроника С5» с участием представителей нескольких сот промышленных предприятий со всего Советского Союза. На конференциях демонстрировались действующие образцы оборудования (в т.ч. спектрофотометр производства ЛОМО, анализатор крови производства ЗОМЗ, система управления фрезерными станками) с применением микропроцессорных средств на базе изделий «Электроника С5».

В МЭП по инициативе и под руководством В.М. Пролейко был создан Совет главных конструкторов по микропроцессорной технике. ЛКТБ не только входило в Совет, но и возглавило одну из секций – «Устройства ввода–вывода в микропроцессорных системах». Кроме того была подготовлена к изданию монография, написанная группой авторов под названием «МикроЭВМ семейства «Электроника С5», а также представлены материалы на соискание Государственной премии СССР. Школа микроэлектроники ЛКБ–ЛКТБ достигла высшего расцвета и стояла никак не ниже школ Воронежа и Зеленограда (и это скромная оценка автора статьи). В одночасье все провалилось!

Дело в том, что решением руководства полупроводниковой подотраслью МЭП предписано было работать только в системе команд микропроцессоров американской фирмы DEC. А система команд микроЭВМ семейства «Электроника С5» отличалась от нее, была разработана в ЛКТБ совместно с киевским институтом кибернетики АН СССР (руководители: академик В.М. Глушков, член–корреспондент АН СССР Б.Н. Малиновский, ныне академик НАНУ А.В. Палагин) и ориентирована на системы управления технологическими процессами. Более того, система команд в микроЭВМ «Электроника С5» была создана ранее, чем было принято решение об «унификации» системы команд в изделиях, разрабатываемых предприятиями МЭП. Имеется документ – «Решение по акту приемки разработки микроЭВМ «Электроника С5–01», утвержденное Министром А.И. Шокиным 6 февраля 1976 года: «…разработанная микроЭВМ является ПЕРВОЙ (курсив мой, В.Ц.) отечественной микроЭВМ широкого назначения…». Спрашивается, с кем было унифицироваться?

Последовали команды–рекомендации потребителям: не применять изделия «Электроника С5», практический запрет на организацию производства и т.д. Это была трагедия для ЛКТБ, драма для всей «Светланы». Ну что ж! Это тоже урок «школы», неотъемлемая часть её истории. Но коллектив сумел выстоять и после второго кризиса. Военные не перестали применять микроЭВМ и модули серии «Электроника С5–22», что доказывало высокую эффективность и надёжность изделий. Руководство ВМФ продолжало поддерживать разработку информационной системы для надводных кораблей (шифр «Кентавр», главный конструктор ОКР В.П. Цветов) на больших интегральных схемах. В 1982 г. система успешно прошла все гос. испытания и была принята на вооружение. И не вина разработчиков (а это все та же школа микроэлектроники ЛКБ–ЛКТБ), что начавшаяся перестройка изменила утверждённые ранее планы вооружения кораблей новой информационной системой.

В 1979 году упрямые, но талантливые, инженеры ЛКТБ создали однокристальную 16–разрядную микроЭВМ С5–31 (главный конструктор ОКР Н.В Неустроев). В это же время в США на фирме Texas Instruments создается аналогичное по параметрам изделие TMS 9940. Число элементов на чипе в С5–31 значительно превышало 100 тысяч транзисторов. Несмотря на высочайший технический уровень изделия, его ждала судьба всего семейства С5. Не та система команд. (Через несколько лет выяснится, что у DEC тоже не та система команд). Во всем мире были признаны процессоры фирмы Intel, а ориентация на административно диктуемые технические решения оказалась для отечественной электронной промышленности грубой ошибкой.

На пути от разработок БИС микропроцессорных наборов к однокристальным микроЭВМ все увеличивающейся сложности, как в части сроков и качества проектирования, так и в части технологической отработки реализации проектов, возникла идея фрагментно–модульного проектирования. Такой подход оказался не просто оригинальным, но и опережающим мировые концепции. Лишь несколько лет спустя фирма Motorola предложила похожую идею макроячеек (macrocells). Она–то опубликовала, а мы, как часто бывает в России, додумались раньше, а начали реализовывать много лет спустя. К настоящему моменту идея фрагментно–модульного проектирования стала наиболее продуктивной в мире при проектировании «систем на кристалле» через применение сложных функциональных блоков (СФ–блоков). В американском варианте эти блоки называются IP–блоками (Intellectual Property–интеллектуальная собственность). Вот как описывает работу по реализации идеи фрагментно–модульного проектирования основной автор концепции – Владимир Яковлевич Кузнецов, главный конструктор многих ОКР, выполненных в ЛКТБ, начиная с первой микроЭВМ С5–01. Нельзя не вспомнить еще одного автора концепции ФМП – к.т.н. Р.А. Лашевского:

«В конце 80–х годов ХХ века ЛКТБ ЛОЭП «Светлана» располагало полупроводниковым производством с минимальными размерами элементов 2,5 мкм. Планировалось дальнейшее совершенствование планарного процесса с целью достижения 1,5 мкм путем обновления технологического оборудования существующих производственных участков и начавшегося строительства комплекса планарного производства 1–ЭГ с расчетной мощностью до 1000 пластин диаметром 150 мм в сутки.

Одним из путей решения проблемы разработки заказных однокристальных ЭВМ и контроллеров был предложенный специалистами ЛКТБ метод фрагментно–модульного проектирования. Сущность метода заключалась в компоновке однокристального устройства из функционально законченных модулей, связанных общей магистралью информационных, адресных и управляющих шин. При этом модули выполняются в виде фрагментов единого кристалла, а информация для их изготовления хранится в архиве, образуя библиотеку фрагментов.

Предполагалось, что использование библиотеки фрагментов явится этапом создания методологии проектирования однокристальных устройств. В последующих работах планировалась разработка средств автоматического проектирования по созданию фрагмента на базовом матричном кристалле, кремниевого компилятора для построения фрагмента из стандартных ячеек, системы построения фрагментов ОЗУ, ПЗУ, ЦВВ заданной емкости и системы компоновки фрагментов на кристалле.

В середине 90–х годов методом фрагментно–модульного проектирования была разработана однокристальная микроЭВМ, а также создана библиотека фрагментов в количестве 15 типов блоков, такие как 16– разрядный процессор, ОЗУ 256x16 бит, ПЗУ 2048x16 бит со встроенными системами парирования технологических дефектов и отказов, устройство ввода–вывода параллельного и последовательного типа, фрагмент стандартного интерфейса и др. Были изготовлены опытные образцы однокристальной микроЭВМ. Однако опытно–конструкторская работа была остановлена в связи с отсутствием финансирования – известные события 90–х.

В силу сложившихся обстоятельств предприятие лишилось возможности продолжения работ по намеченной программе. Но можно с уверенностью сказать, что более 20–ти лет назад были предприняты шаги к ныне признанной и осваиваемой в мировой практике принципиально новой методологии проектирования сверхбольших интегральных схем типа «системы на кристалле» (SoC), которая основана на многократном повторном использовании ранее разработанных, сертифицированных IP–блоков (Intellectual–IP) процессоров, памяти, цифровых и аналоговых узлов, интерфейсов и т.д.»

P.S. Прошло более 25 лет. Система команд DEC канула в лету, как и все разработанное по командам сверху. Восторжествовала фирма Intel, аналоги схем которой пытались в свое время воспроизводить киевляне (КНИИМП). Их также «зарубили» на Коллегии МЭП (автор статьи на этой Коллегии присутствовал), как и работы ЛКТБ. Какова судьба разработчиков ЛКТБ? В СКТБ ОАО «Светлана» продолжает трудиться небольшой коллектив во главе с В.Я. Кузнецовым и О.С. Вартановым. И они умудряются проектировать (правда, на принципе fabless – ведь технологических подразделений не стало) высочайшего качества и сложности микропроцессорные СБИС. И система команд соответствует Intelовской, вот только потребители косо смотрят на отечественную продукцию. Тем не менее, команда Кузнецова готова проектировать сложные СФ–блоки повторного использования, а также заказные СБИС для малотиражного применения. Другая группа разработчиков ЛКТБ под руководством Ю.А. Масленикова – системотехники, конструкторы, программисты – перешли в одно из самых солидных предприятий, работающих в области создания электронных систем в интересах ВМФ, и стали там весьма уважаемыми, подтвердив высокий уровень носителей школы ЛКБ–ЛКТБ.

Примечания

1. М.П. Гальперин. Прыжок кита. СПб: Политехника–сервис. 2010 г. 352 с.

Об авторе:

Начальник ЛКТБ с 1973 по 1993 г.

vpc@yandex.ru


Материалы международной конференции SORUCOM 2011 (12–16 сентября 2011 года)
Помещена в музей с разрешения автора 13 Декабря 2013

Проект Эдуарда Пройдакова
© Совет Виртуального компьютерного музея, 1997 — 2018